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Die Erfindung betrifft eine Verdrängereinrichtung für eine Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine Pipettiervorrichtung zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina gemäß Anspruch 19.
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Eine Pipettiervorrichtung der in Rede stehenden Art dient zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina bzw. Handhaben von Flüssigkeiten mittels einer Verdrängereinrichtung. Solch eine Pipettiervorrichtung dient insbesondere zum Dosieren, wiederholten Dispensieren, Titrieren bzw. Pipettieren von Flüssigkeiten.
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Die Verdrängereinrichtung kann integraler Bestandteil der Pipettiervorrichtung sein oder als Austauschteil ausgebildet sein und lösbar mit der Pipettiervorrichtung gekoppelt werden. Im letzteren Fall kann nach einem oder mehreren Dosiervorgängen die Verdrängereinrichtung von der Pipettiervorrichtung gelöst werden. Anschließend kann eine andere, insbesondere unterschiedliche Verdrängereinrichtung an der Pipettiervorrichtung angebracht werden.
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Die Verdrängereinrichtung kann als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein oder mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten aufweisen.
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Vorzugsweise hat die Verdrängereinrichtung ein Verdrängermittel, insbesondere einen Kolben, und ein Verdrängergehäuse, insbesondere einen Zylinder. Das Verdrängermittel ist beweglich im Verdrängergehäuse angeordnet und mittels einer Antriebseinrichtung im Verdrängergehäuse bewegbar. Bei der Bewegung des Verdrängermittels im Verdrängergehäuse handelt es sich um eine im Wesentlichen translatorische Bewegung, insbesondere in Axialrichtung des Verdrängergehäuses.
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Der Kolben hat einen Kolbenkopf. Der Begriff „Kolbenkopf“ kennzeichnet dabei den Teil des Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit, der sich bei einem maximal in den Zylinder geschobenem Kolben außerhalb des Zylinders befindet. Auf den Kolbenkopf wirkt ein Antrieb bzw. ein Stellglied der Pipettiervorrichtung ein.
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Die Pipettiervorrichtung kann zusammen mit der Verdrängereinrichtung auf dem Luftpolsterprinzip oder auf dem Direktverdrängerprinzip basieren.
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An die Verdrängereinrichtung kann eine Pipettenspitze, vorzugsweise luftdicht, anbringbar sein. Die Pipettenspitze kann mit der Verdrängereinrichtung mittels Steckverbindung verbunden werden. Dazu kann die Verdrängereinrichtung ein rohrförmiges zylindrisch oder konisch ausgeführtes Endstück aufweisen, auf das die Pipettenspitze mit einer entsprechenden rohrförmigen Öffnung aufgesteckt wird. Die Verdrängereinrichtung und die Pipettenspitze können gemeinsam einen abgeschlossenen Luftraum bilden. Die Verdrängereinrichtung verändert das Volumen des Luftraumes und ermöglicht so das Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeit in die und aus der Pipettenspitze. Die Pipettenspitze ist von der Verdrängereinrichtung wieder trennbar bzw. abwerfbar. Zum Trennen bzw. Abwerfen der Pipettenspitze von der Verdrängereinrichtung ist an der Pipettiervorrichtung eine Abwerfereinrichtung bzw. ein Abwerfermechanismus vorgesehen.
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Alternativ kann die Verdrängereinrichtung als Spritze ausgebildet sein.
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Die Verdrängereinrichtung kann vollständig oder teilweise von der Pipettiervorrichtung trennbar sein.
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Die Pipettiervorrichtung kann von Hand gehalten oder Teil eines Laborautomaten sein.
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Im Falle von mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten in einer Verdrängereinrichtung werden auch die Bezeichnungen Mehrkanal-Verdrängereinrichtung bzw. Mehrkanal-Pipettiervorrichtung bzw. Mehrkanal-Pipette gebraucht. Letztere werden beispielsweise verwendet, um Fluidvolumina gleichzeitig aus mehreren Gefäßen aufzunehmen bzw. gleichzeitig in mehrere Gefäße abzugeben. Als Gefäße kommen insbesondere Vertiefungen bzw. Wells von Mikrotiterplatten in Frage. Besonders häufig sind Verdrängereinrichtungen mit acht und Verdrängereinrichtungen mit zwölf Kolben-Zylinder-Einheiten im Einsatz, weil viele Mikrotiterplatten 96 Wells in einer 8 x 12 Spalten/Reihen-Anordnung aufweisen.
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Im Falle von mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten in einer Verdrängereinrichtung sind die Kolben-Zylinder-Einheiten zumeist nebeneinander angeordnet. Bei Mehrkanal-Pipettiervorrichtungen zum Dosieren von großen Fluidvolumina sind die Kolben-Zylinder-Einheiten aus sterischen Gründen bevorzugt versetzt zueinander angeordnet. Jeweils die Zylinder und die Kolben der Zylinder-Kolben-Einheiten sind blockartig zusammengefasst. Jeder Kolben ist in einer eigenen Kolbenaufnahme, beispielsweise eines Kolbenaufnahmebalkens, gehalten bzw. gelagert. Die Kolben sind mit einem gemeinsamen Kolbenantrieb verbunden. Die Verbindung der Kolben mit dem Kolbenaufnahmebalken kann über den Kolbenkopf jedes Kolbens erfolgen.
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Der Kolbenantrieb dient zum Verlagern jedes Kolbens innerhalb des zugehörigen Zylinders. Bekannt ist, eine Kolbenbetätigungsstange, die manuell oder mittels eines elektromotorischen Linearantriebes antreibbar ist, mit dem Kolbenaufnahmebalken zu kuppeln.
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Um bei Verschleiß der Kolben-Zylinder-Einheit(en) nicht die komplette Pipettiervorrichtung auswechseln zu müssen, ist eine einfache Montage und Demontage der Kolben-Zylinder-Einheit(en) für den Benutzer wichtig.
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Zusätzlich muss/müssen die Kolben-Zylinder-Einheit(en) für eine fehlerfreie Anwendung auch regelmäßig gewartet werden.
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Hierfür ist es jeweils wünschenswert, den Kolben mittels des Kolbenkopfs einfach in die Verdrängereinrichtung einsetzen und/oder herausnehmen zu können. Dafür ist es von Vorteil, wenn der Kolbenkopf des Kolbens seitlich in die Verdrängereinrichtung, insbesondere seitlich in den Kolbenaufnahmebalken montiert werden kann.
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Für die Montage bzw. das Einsetzen des Kolbenkopfs des Kolbens in die zugehörige Kolbenaufnahme ist ein gewisses Spiel zwischen der vertikalen Ausdehnung des Kolbenkopfs und der vertikalen Ausdehnung der Kolbenaufnahme nötig. Ein Spiel zwischen Kolbenkopf und Kolbenaufnahme ist aufgrund von produktionsbedingten Schwankungen in der Größe bzw. Länge des Kolbens bzw. Kolbenkopfs ohnehin kaum zu vermeiden.
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Für die Präzession und Stabilität der Pipettiervorrichtung ist jedoch eine stabile Fixierung des Kolbenkopfs in der Kolbenaufnahme wichtig. Ist zwischen dem Kolbenkopf und dem oberen und unterem Ende der Kolbenaufnahme Spiel, so wirkt dies einer stabilen Fixierung entgegen. Für die Montage ist somit ein gewisses Spiel notwendig, für das stabile Betreiben der Pipettiervorrichtung sollte dieses Spiel möglichst weitgehend eliminiert werden.
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Hierfür wird im Stand der Technik in die Kolbenaufnahme zusätzlich eine Feder eingesetzt, die unter Vorspannung am Kolben anliegt.
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Das Dokument
US 4,779,467 A beschreibt eine Mehrkanal-Pipettiervorrichtung mit mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten, die jeweils seitlich in eine Öffnung einer Kolbenaufnahme eingesetzt werden. Um das Spiel auszugleichen, wird hier um jeden Kolben herum jeweils eine Spiralfeder angeordnet ist. Nahe dem einen Ende jeden Kolbens ist ein Anschlag für die zugehörige Spiralfeder vorgesehen, der die zugehörige Spiralfeder einseitig auf dem Kolben hält.
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Wird der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt, so wird die Spiralfeder gestaucht - zwischen dem Anschlag des zugehörigen Kolbens und einem Boden der Öffnung der Kolbenaufnahme - und dadurch gespannt. Im montierten bzw. eingesetzten Zustand ist die Spiralfeder somit in einem gestauchten Zustand und im nicht montierten Zustand in einem nicht gestauchten Zustand.
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Die Dokumente
US 3,855,868 A und
EP 1 401 580A1 offenbaren Mehrkanal-Pipettiervorrichtungen, welche eine Feder unterhalb des Kolbenkopfs des Kolbens jeder Kolben-Zylinder-Einheit zeigen.
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Das Dokument
EP 0 172 508 A2 offenbart eine Mehrkanal-Pipettiervorrichtung, bei der die Hublänge jeder Kolben-Zylinder-Einheit verkürzt werden kann. Dies gelingt durch den Einsatz von Zylindern, deren Längsausdehnung geringer ist als ihre Querausdehnung. So gelingt es, auch Kolben-Zylinder-Einheiten für größere Volumina in einer Mehrkanal-Pipettiervorrichtung mit begrenztem Raum unterzubringen.
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Die Pipettiervorrichtung Pipetman® Concept von Gilson SAS verfügt über Kolben-Zylinder-Einheiten, die jeweils einen Kolben mit einer endständigen Feder aufweisen. Die Federn sind am Kolbenende in einem Sackloch fixiert, so dass diese nicht herausfallen können. Das Ende jeden Kolbens mit der Feder wird in eine Kolbenaufnahme eingesetzt und die Feder bewirkt einen Spielausgleich hin zu einer Fixierung. Jedoch ist die Feder hier ungeschützt und nicht komprimiert am Kolben angebracht, was für den Benutzer Schwierigkeiten bei der Handhabung beim Einsetzen und Herausnehmen des Kolbens bewirken kann. Beim Einsetzen muss die Feder vom Benutzer erst gestaucht werden. Die kleine Feder ist schwer zu handhaben, was die Montage in der Produktion erschwert. Dies ist auch bei der Benutzung der bekannten Pipettiervorrichtung nachteilig, beispielsweise wenn der Benutzer die Pipettiervorrichtung zum Reinigen oder Autoklavieren oder für den Austausch defekter Teile demontiert und wieder zusammenbaut. Eine Gebrauchsanleitung (von April 2005) zur Pipetman® Concept von Gilson SAS ist unter folgendem Link abrufbar: https://web.archive.org/web/20060314073341/http://www.gilson.com/PDFs/pdfid296.pdf
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Eine weitere im Markt bekannte Mehrkanal-Pipette ist der Rainin Classic® P200-8-M8 von Rainin Instruments, LLC. Bei dieser Mehrkanal-Pipette kann jede Kolben-Zylinder-Einheit einzeln aus der Pipette herausgenommen werden kann. Nach Abnehmen eines Gehäuses sind die Kolben-Zylinder-Einheiten zugänglich. Der Kolben jeder Kolben-Zylinder-Einheit hat am oberen Ende einen Kolben-Clip, mit welchem dieser in eine Kolbenaufnahme eines Kolbenlagerbalkens eingesetzt werden kann. Der Kolben-Clip ist aus einem verformbaren oder/oder elastischem Material und wird beim Einsetzten des Kolbens in die Kolbenaufnahme komprimiert. Hier ist von einem Verschleiß des zu komprimierenden Materials auszugehen, was ein mehrmaliges Montieren und Demontieren der Kolben erschwert. Eine Gebrauchsanleitung (von Mai 2006) zur Rainin Classic® P200-8-M8 von Rainin Instruments, LLC ist unter folgendem Link abrufbar:
https://web.archive.org/web/20060520144108/http:/www.rainin.com/pdf/manual_classic_multi.pdf
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdrängereinrichtung bzw. Pipettiervorrichtung bereitzustellen, die eine leichte Montage der Kolben-Zylinder-Einheit(en) ermöglicht und eine hohe Genauigkeit der Verdrängereinrichtung bzw. Pipettiervorrichtung gewährleistet. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit(en) soll einfach und kostengünstig zu produzieren sein.
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Erfindungsgemäß wird die zuvor geschilderte Aufgabenstellung durch eine Verdrängereinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Verdrängereinrichtung weist mindestens eine lösbar mit der Verdrängereinrichtung verbindbare Kolben-Zylinder-Einheit, die genau einen Kolben und genau einen Zylinder hat, auf. Der Kolben ist beweglich im Zylinder angeordnet.
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Die Verdrängereinrichtung hat jeweils eine Kolbenaufnahme für jede Kolben-Zylinder-Einheit. Jede Kolbenaufnahme hat mindestens eine Seitenwand mit einer Öffnung für den Kolben, insbesondere für einen Kolbenkopf des Kolbens, eine Bodenwand mit einer Öffnung für den Kolben und eine Deckenwand. Jeder Kolben hat
- - an einem oberen Ende des Kolbens einen Kolbenkopf und an einem unteren Ende des Kolbens ein Verdrängerteil,
- - ein Rückstellmittel zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kolben und der Kolbenaufnahme,
- - am Kolbenkopf einen positionsfesten oberen Anschlag für das Rückstellmittel und
- - einen unteren Anschlag für das Rückstellmittel.
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Die nachfolgenden Ausführungen zu „dem Kolben“, seinen Bauteilen und seiner Ausgestaltung beziehen sich stets auf jeden Kolben aller Kolben-Zylinder-Einheiten der Verdrängereinrichtung.
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Der untere Anschlag des Kolbens ist in Längsrichtung des Kolbens beweglich am Kolben angeordnet. Die Längsrichtung des Kolbens ist definiert durch die längste Ausdehnung des Kolbens.
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Wenn der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist, sind der obere Anschlag und der untere Anschlag innerhalb der Kolbenaufnahme angeordnet und wirkt die Rückstellkraft des Rückstellmittels auf den oberen Anschlag und auf den unteren Anschlag und drückt die Rückstellkraft des Rückstellmittels den unteren Anschlag zumindest mittelbar gegen die Kolbenaufnahme, insbesondere gegen die Bodenwand der Kolbenaufnahme, und den Kolbenkopf zumindest mittelbar gegen die Kolbenaufnahme, insbesondere gegen die Deckenwand der Kolbenaufnahme.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verdrängereinrichtung ermöglicht eine einfache Montage bzw. ein einfaches Einsetzen einer Kolben-Zylinder-Einheit in die Verdrängereinrichtung. Der Benutzer kann den unteren Anschlag gegen das Rückstellmittel und damit das Rückstellmittel gegen den oberen Anschlag drücken und dann den Kolbenkopf samt oberem Anschlag, unteren Anschlag und Rückstellmittel durch die Öffnung in der Seitenwand der Kolbenaufnahme in die Kolbenaufnahme einsetzen. Wenn der Benutzer den unteren Anschlag loslässt, führt die erfindungsgemäße Konstruktion zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kolben und der Kolbenaufnahme, so dass kein Spiel zwischen dem Kolben und der Kolbenaufnahme vorhanden ist. Dadurch erreicht die erfindungsgemäße Verdrängereinrichtung eine hohe Genauigkeit. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit(en) erfordert nur wenige einfache Bauteile und ist einfach und kostengünstig herstellbar.
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Vorzugweise ist der Kolben durch die Öffnung der Seitenwand der Kolbenaufnahme hindurch in die Kolbenaufnahme einsetzbar. Bevorzugt ist der Kolben nicht von unterhalb der Öffnung der Bodenwand der Kolbenaufnahme durch die Öffnung der Bodenwand der Kolbenaufnahme hindurch in die Kolbenaufnahme einsetzbar.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Bereich des unteren Anschlags unterhalb des oberen Anschlags angeordnet.
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Es ist bevorzugt, wenn das Rückstellmittel zwischen dem oberen Anschlag und dem unteren Anschlag angeordnet ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Rückstellmittel am oberen Anschlag und am unteren Anschlag anliegt, wenn der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Vorzugsweise ist der obere Anschlag durch eine am Kolbenkopf fixierte Manschette gebildet. Zur Fixierung der Manschette am Kolbenkopf kann eine den Kolbenkopf umlaufende Aussparung vorgesehen sein. Die Manschette kann am Kolbenkopf fixiert werden durch Anbringen als Druckstück, Aufpressen, Kleben, Anschrauben und/oder Schweißen. Die Manschette ist bevorzugt aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polyether oder Polyester oder Fluorkunststoff, und/oder aus einem Metall gefertigt.
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Der untere Anschlag ist vorzugsweise durch Formschluss mit dem Kolben verbunden.
Der untere Anschlag kann durch eine den Kolben bereichsweise umlaufende Hülse gebildet sein. Die Hülse ist bevorzugt aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polyether oder Polyester oder Fluorkunststoff, und/oder aus einem Metall gefertigt. Die Hülse weist eine Bodenwand mit einer Öffnung für den Kolbenkopf auf. Die Hülse ist nach oben hin offen, so dass der Kolbenkopf durch die Hülse hindurchtreten kann.
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Vorzugsweise weist das Rückstellmittel eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, auf oder ist durch eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, gebildet ist. Im Falle einer Spiralfeder umgibt diese den Kolben bzw. den Kolbenkopf bereichsweise oder vollständig.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Kolben einen am Kolben fixierten Begrenzer auf, der ein Bewegen des unteren Anschlags in Richtung des Verdrängerteils begrenzt. Der Begrenzer ist zwischen dem oberen Anschlag und dem Verdrängerteil angeordnet. Zumindest ein Bereich des unteren Anschlags ist oberhalb des Begrenzers angeordnet. Durch den Begrenzer kann der untere Anschlag nicht bis zum Verdrängerteil bewegt werden. Vielmehr verbleibt der untere Anschlag und damit auch das Rückstellmittel am Kolbenkopf, auch wenn der Kolben nicht in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Vorzugsweise ist der Begrenzer am unteren Ende des Kolbenkopfs des Kolbens angeordnet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich der Begrenzer in der Öffnung der Bodenwand der Kolbenaufnahme befindet, wenn der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Bei der zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Rückstellmittel am oberen Anschlag anliegt, wenn der Kolben nicht in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Bei der zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsform ist bevorzugt, dass der untere Anschlag das Rückstellmittel und den oberen Anschlag teilweise umgibt, wenn der Kolben nicht in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der untere Anschlag in Längsrichtung des Kolbens bis zum Verdrängerteil bewegbar ist, wenn der Kolben nicht in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist also kein Begrenzer wie bei der zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsform vorhanden.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Deckenwand der Kolbenaufnahme eine vorzugsweise konkave Ausnehmung oder eine Zentrieröffnung und der Kolbenkopf an einem Ende eine vorzugsweise konvexe Anformung aufweist. Wenn der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist, drückt in diesem Fall die Rückstellkraft des Rückstellmittels die Anformung in bzw. gegen die Ausnehmung bzw. die Zentrieröffnung. Insbesondere steht die Anformung mit der Ausnehmung bzw. der Zentrieröffnung in Eingriff. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kolbenkopf mittels der Ausnehmung bzw. Zentrieröffnung und der Anformung in der Kolbenaufnahme zentriert ist, wenn der Kolben in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist.
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Vorzugsweise weist die Verdrängereinrichtung mehrere, insbesondere acht oder zwölf, lösbar mit der Verdrängereinrichtung verbindbare Kolben-Zylinder-Einheiten auf.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn alle Kolbenaufnahmen in genau einem gemeinsamen Kolbenaufnahmebalken der Verdrängereinrichtung vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind. Der Kolbenaufnahmebalken ist in Längsrichtung der Kolben verschiebbar, insbesondere mittels genau eines Kolbenstellglieds der Verdrängereinrichtung.
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Bevorzugt ist, wenn die Verdrängereinrichtung eine Verbindungseinrichtung aufweist, mittels der die Verdrängereinrichtung mit einem Griffteil einer Pipettiervorrichtung lösbar verbindbar ist, wobei diese Verbindung in Längsrichtung starr ist, jedoch eine Drehung der Verdrängereinrichtung gegenüber dem Griffteil um die Längsachse erlaubt.
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Vorzugsweise weist die Verdrängereinrichtung ein alle Kolbenaufnahmen umgebendes Außengehäuse auf.
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Vorzugsweise weist die Verdrängereinrichtung genau einen Zylinderaufnahmebalken auf, an dem alle Zylinder der in die Verdrängereinrichtung eingesetzten Kolben-Zylinder-Einheiten vorzugsweise nebeneinander angebracht sind.
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Erfindungsgemäß wird die zuvor geschilderte Aufgabenstellung durch eine Pipettiervorrichtung nach Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung dient zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina und weist eine Verdrängereinrichtung wie zuvor erläutert auf.
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Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung ermöglicht eine einfache Montage bzw. ein einfaches Einsetzen einer Kolben-Zylinder-Einheit in die Verdrängereinrichtung. Die erfindungsgemäße Konstruktion führt zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kolben und der Kolbenaufnahme, so dass kein Spiel zwischen dem Kolben und der Kolbenaufnahme vorhanden ist. Dadurch erreicht die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung eine hohe Genauigkeit. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit(en) erfordert nur wenige einfache Bauteile und ist einfach und kostengünstig herstellbar.
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Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung ein baulich eine Längsachse definierendes Griffteil und eine in Richtung der Längsachse axial verstellbare Kolbenantriebseinrichtung auf. Das Griffteil ist mittels einer Verbindungseinrichtung mit der Verdrängereinrichtung und die Kolbenantriebseinrichtung mit einem Kolbenstellglied der Verdrängereinrichtung lösbar verbindbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, zum Teil mit Bezugnahmen auf die Zeichnung, näher erläutert. Die oben beschriebenen und/oder in den Ansprüchen und/oder in der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Merkmale können bedarfsweise miteinander kombiniert aber auch unabhängig voneinander realisiert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich beschrieben ist.
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In der Zeichnung zeigt
- 1 schematisch in einer Frontansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängereinrichtung,
- 2 schematisch in einer Draufsicht die Verdrängereinrichtung aus 1,
- 3 schematisch einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Verdrängereinrichtung aus 2,
- 4 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Details B aus 3,
- 5 schematisch einen Schnitt entlang der Längsachse durch einen Kolben der ersten bevorzugten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Kolben nicht in die Verdrängereinrichtung eingesetzt ist,
- 6 schematisch in einer Frontansicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängereinrichtung,
- 7 schematisch in einer Draufsicht die Verdrängereinrichtung aus 6,
- 8 schematisch einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Verdrängereinrichtung aus 7,
- 9 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Details B aus 8,
- 10 schematisch einen Schnitt entlang der Längsachse durch einen Kolben der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Kolben nicht in die Verdrängereinrichtung eingesetzt ist,
- 11 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung,
- 12 schematisch in einer Frontansicht die Verdrängereinrichtung aus 1, wobei ein Außengehäuse der Verdrängereinrichtung weggelassen ist, und
- 13 schematisch in einer Frontansicht die Verdrängereinrichtung aus 6, wobei ein Außengehäuse der Verdrängereinrichtung weggelassen ist.
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1 zeigt schematisch in einer Frontansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängereinrichtung 1. 2 zeigt diese Verdrängereinrichtung 1 schematisch in einer Draufsicht. Die Verdrängereinrichtung 1 ist vorgesehen zur Verwendung in einer Pipettiervorrichtung zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina. Bei dieser Verdrängereinrichtung 1 handelt es sich um eine auf dem Luftpolsterprinzip basierenden Pipettiervorrichtung 1.
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Die dargestellte Verdrängereinrichtung 1 hat mehrere, nämlich zwölf, lösbar mit der Verdrängereinrichtung 1 verbindbare Kolben-Zylinder-Einheiten 2. Jede Kolben-Zylinder-Einheit 2 weist genau einen Kolben 3 und genau einen Zylinder 4 auf. Der Kolben 3 ist beweglich im Zylinder 4 angeordnet.
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3 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Verdrängereinrichtung 1 aus 2. Wie in 3 erkennbar ist, hat die Verdrängereinrichtung 1 jeweils eine Kolbenaufnahme 5 für jede Kolben-Zylinder-Einheit 2, insgesamt also zwölf Kolbenaufnahmen 5. Jede Kolbenaufnahme 5 hat vier Seitenwände 6, wobei eine der Seitenwände 6 eine Öffnung 7 für den Kolben 3 einer der Kolben-Zylinder-Einheiten 2 aufweist. Jede Kolbenaufnahme 5 hat außerdem eine Bodenwand 8 mit einer Öffnung 9 für den Kolben 3 einer der Kolben-Zylinder-Einheiten 2 und eine Deckenwand 10. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Deckenwand 10 eine Öffnung 11.
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In den 1-4 und 12 sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 2 in die jeweiligen Kolbenaufnahme 5 eingesetzt.
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Jeder Kolben 3 hat
- - an einem oberen Ende des Kolbens 3 einen Kolbenkopf 12 und an einem unteren Ende des Kolbens 3 ein Verdrängerteil 13,
- - ein Rückstellmittel 14 zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Kolben 3 und einer der Kolbenaufnahmen 5,
- - am Kolbenkopf 12 einen positionsfesten oberen Anschlag 15 für das Rückstellmittel 14 und
- - einen unteren Anschlag 16 für das Rückstellmittel 14.
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Die nachfolgenden Ausführungen zu einem Kolben 3, seinen Bauteilen und seiner Ausgestaltung gelten für jeden Kolben 3 aller Kolben-Zylinder-Einheiten 2 der Verdrängereinrichtung 1.
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Der untere Anschlag 16 des Kolbens 3 ist in Längsrichtung L des Kolbens 3 beweglich am Kolben 3 angeordnet. Die Längsrichtung L des Kolbens 3 ist definiert durch die längste Ausdehnung des Kolbens 3.
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4 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung des Details B aus 3. In 4 ist der Zustand gezeigt, wenn der Kolben 3 in eine der Kolbenaufnahmen 5 eingesetzt ist. In diesem Zustand sind der obere Anschlag 15 und der untere Anschlag 16 innerhalb der Kolbenaufnahme 5 angeordnet. Die Rückstellkraft des Rückstellmittels 14 wirkt in diesem Fall auf den oberen Anschlag 15 und auf den unteren Anschlag 16 und drückt den unteren Anschlag 16 gegen die Kolbenaufnahme 5, insbesondere gegen eine Innenseite der Bodenwand 8 der Kolbenaufnahme 5, und drückt den Kolbenkopf 12 des Kolbens 3 gegen die Kolbenaufnahme 5, insbesondere gegen eine Innenseite der Deckenwand 10 der Kolbenaufnahme 5. Wenn der Kolben 3 in die Kolbenaufnahme 5 eingesetzt ist, besteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben 3 und der Kolbenaufnahme 5.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Bereich des unteren Anschlags 16 unterhalb des oberen Anschlags 15 angeordnet. Das Rückstellmittel 14 ist zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem unteren Anschlag 16 angeordnet. Das Rückstellmittel 14 liegt hier am oberen Anschlag 15 und am unteren Anschlag 16 an, wenn der Kolben 3 in eine der Kolbenaufnahmen 5 eingesetzt ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der obere Anschlag 15 durch eine am Kolbenkopf 12 fixierte Manschette 15 gebildet. Zur Fixierung der Manschette 15 am Kolbenkopf 12 ist eine den Kolbenkopf 12 umlaufende Aussparung 17 vorgesehen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der untere Anschlag 16 durch eine den Kolben 3 bereichsweise umlaufende Hülse 16 gebildet. Die Hülse 16 weist eine Bodenwand 18 mit einer Öffnung 19 für den Kolbenkopf 12 auf. Die Hülse ist nach oben hin offen, so dass der Kolbenkopf 12 samt Manschette 15 durch die Hülse 16 hindurchtreten kann.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rückstellmittel 14 durch eine Spiralfeder 14 gebildet. Die Spiralfeder 14 umgibt den Kolben 3 bzw. den Kolbenkopf 12 bereichsweise.
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Bei der in den 1-5 und 12 dargestellten Ausführungsform weist jeder Kolben 3 einen am Kolben 3 fixierten Begrenzer 20 auf, der ein Bewegen des unteren Anschlags 16 in Richtung des Verdrängerteils 13 begrenzt. Der Begrenzer 20 ist durch einen quer zur Längsrichtung L verlaufenden und den Kolben 3 in Umfangsrichtung umlaufenden Vorsprung gebildet. Der Begrenzer 20 ist zwischen dem oberen Anschlag 15 und dem Verdrängerteil 13 angeordnet, und zwar am unteren Ende des Kolbenkopfs 12 des Kolbens 3. Der untere Anschlag 16 ist oberhalb des Begrenzers 20 angeordnet. Durch den Begrenzer 20 kann der untere Anschlag 16 nicht bis zum Verdrängerteil 13 bewegt werden. Vielmehr verbleibt der untere Anschlag und damit auch das Rückstellmittel am Kolbenkopf, auch wenn der Kolben nicht in die Kolbenaufnahme eingesetzt ist. Wenn der Kolben 3 in eine der Kolbenaufnahmen 5 eingesetzt ist, befindet sich der Begrenzer 20 in der Öffnung 9 der Bodenwand 8 der Kolbenaufnahme 5.
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5 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Längsachse durch einen Kolben 3 der ersten bevorzugten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Kolben 3 nicht in die Kolbenaufnahme 5 eingesetzt ist. In diesem Zustand ist es bei der dargestellten Ausführungsform so, dass das Rückstellmittel 14 am oberen Anschlag 15 anliegt und der untere Anschlag 16 das Rückstellmittel 14 und den oberen Anschlag 15 teilweise umgibt.
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Die 6-10 und 13 zeigen schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängereinrichtung 1. 6 zeigt dabei eine Frontansicht und 7 eine Draufsicht dieser Verdrängereinrichtung 1. Im Gengensatz zur ersten bevorzugten Ausführungsform ist bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform kein Begrenzer 20 vorhanden. In den restlichen Konstruktions- und Funktionsmerkmalen unterscheiden sich die beiden bevorzugten Ausführungsformen nicht.
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Aufgrund des fehlenden Begrenzers 20 ist bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der untere Anschlag 16 in Längsrichtung des Kolbens 3 bis zum Verdrängerteil 13 bewegbar, wenn der Kolben 3 nicht in eine der Kolbenaufnahmen 5 eingesetzt ist. Dies ist in 10 zu erkennen. 10 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Längsachse durch einen Kolben 3 der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Kolben 3 nicht in die Kolbenaufnahme 5 eingesetzt ist. In diesem Zustand ist es bei der dargestellten Ausführungsform so, dass der untere Anschlag 16 am Verdrängerteil 13 und das Rückstellmittel 14 am unteren Anschlag 16 anliegt. Das Rückstellmittel 14 ist entspannt bzw. nicht gestaucht.
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In den 5-9 und 13 sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 2 in die jeweiligen Kolbenaufnahme 5 eingesetzt.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen ist der Kolben 3 durch die Öffnung 7 der Seitenwand 6 der Kolbenaufnahme 5 hindurch in die Kolbenaufnahme 5 einsetzbar. Aufgrund der Dimensionierung des Kolbens 3 samt oberem Anschlag 15, unterem Anschlag 16 und Rückstellmittel 14 sowie der Dimensionierung der Öffnung 9 der Bodenwand 8 ist der Kolben 3 nicht von unterhalb der Öffnung 9 der Bodenwand 8 der Kolbenaufnahme 5 durch die Öffnung 9 der Bodenwand 8 der Kolbenaufnahme 5 hindurch in die Kolbenaufnahme 5 einsetzbar.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen weist die Deckenwand 10 der Kolbenaufnahme 5 eine Zentrieröffnung 29 und der Kolbenkopf 12 an einem Ende eine konvexe Anformung auf. Wenn der Kolben 3 in die Kolbenaufnahme 5 eingesetzt ist, drückt die Rückstellkraft des Rückstellmittels 14 die Anformung 30 in bzw. gegen die Zentrieröffnung 29. Die Anformung 30 steht dann mit der Zentrieröffnung 29 in Eingriff. Der Kolbenkopf 12 ist dann mittels der Zentrieröffnung 29 und der Anformung 30 in der Kolbenaufnahme 5 zentriert.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen sind alle Kolbenaufnahmen 5 in genau einem gemeinsamen Kolbenaufnahmebalken 21 der Verdrängereinrichtung 1 nebeneinander angeordnet. Der Kolbenaufnahmebalken 21 ist in Längsrichtung L der Kolben 3 verschiebbar, und zwar mittels genau eines Kolbenstellglieds 22 der Verdrängereinrichtung 1.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen weist die Verdrängereinrichtung 1 eine Verbindungseinrichtung 23 auf, mittels der die Verdrängereinrichtung 1 mit einem Griffteil einer Pipettiervorrichtung lösbar verbindbar ist, wobei diese Verbindung in Längsrichtung L starr ist, jedoch eine Drehung der Verdrängereinrichtung 1 gegenüber dem Griffteil um die Längsachse erlaubt.
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Bei beiden bevorzugten Ausführungsformen weist die Verdrängereinrichtung 1 ein alle Kolbenaufnahmen 5 umgebendes Außengehäuse 24 und genau einen Zylinderaufnahmebalken 25 auf, an dem alle Zylinder 4 der in die Verdrängereinrichtung 1 eingesetzten Kolben-Zylinder-Einheiten 2 nebeneinander angebracht sind.
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11 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung 26. Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung 26 dient zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina und weist eine Verdrängereinrichtung 1 wie zuvor erläutert auf.
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Die dargestellte und bevorzugte Pipettiervorrichtung 26 weist ein baulich eine Längsachse A definierendes Griffteil 27 und eine in Richtung der Längsachse A axial verstellbare Kolbenantriebseinrichtung 28 auf. Das Griffteil 27 ist mittels einer Verbindungseinrichtung 23 mit der Verdrängereinrichtung 1 und die Kolbenantriebseinrichtung 28 mit einem Kolbenstellglied 22 der Verdrängereinrichtung 1 lösbar verbunden.
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Die Angaben „oberhalb“ und „unterhalb“ beziehen sich auf die entsprechenden Bauteile, wie sie in den 1-13 dargestellt und ausgerichtet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdrängereinrichtung
- 2
- Kolben-Zylinder-Einheit von 1
- 3
- Kolben von 2
- 4
- Zylinder von 2
- 5
- Kolbenaufnahme von 1
- 6
- Seitenwand von 5
- 7
- Öffnung von 6
- 8
- Bodenwand von 5
- 9
- Öffnung von 8
- 10
- Deckenwand von 5
- 11
- Öffnung von 10
- 12
- Kolbenkopf von 3
- 13
- Verdrängerteil von 3
- 14
- Rückstellmittel von 3
- 15
- oberer Anschlag von 3
- 16
- unterer Anschlag von 3
- 17
- Aussparung von 3
- 18
- Bodenwand von 16
- 19
- Öffnung von 16
- 20
- Begrenzer von 3
- 21
- Kolbenaufnahmebalken von 1
- 22
- Kolbenstellglied von 1
- 23
- Verbindungseinrichtung von 1
- 24
- Außengehäuse von 1
- 25
- Zylinderaufnahmebalken von 1
- 26
- Pipettiervorrichtung
- 27
- Griffteil von 26
- 28
- Kolbenantriebseinrichtung von 26
- 29
- Zentrieröffnung von 10
- 30
- Anformung von 12
- L
- Längsrichtung von 3
- A
- Längsachse von 27
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4779467 A [0021]
- US 3855868 A [0023]
- EP 1401580 A1 [0023]
- EP 0172508 A2 [0024]
